Diseño sismici de columnas

Revista de Ingeniería Sísmica No. 79 1-23 (2008)

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SÍSMICO DE COLUMNAS DE PUENTES URBANOS DE CONCRETO REFORZADO
Darío Rivera Vargas (1) y Roberto Meli Piralla(2)

RESUMEN Se propone un procedimiento de diseño sísmico de columnas de puentes de concreto reforzado, basado en desplazamiento, en el que se establece el cumplimiento de dos niveles de desempeño: servicio ysupervivencia. La capacidad de desplazamiento de las columnas de sección rectangular y circular se calcula con expresiones empíricas en función de las dimensiones de la sección, de su cuantía de refuerzo longitudinal, de la carga axial, del refuerzo de confinamiento y de la esbeltez. Se determina primero el refuerzo longitudinal requerido para que no se exceda su deformación de fluencia bajo el sismode servicio; después se define el refuerzo de confinamiento necesario para que, ante el sismo de supervivencia, no se exceda el desplazamiento lateral de colapso. Se presenta la rutina de cálculo propuesta y se compara el desempeño de columnas así diseñadas con el resultado de análisis paso a paso para acelerogramas representativos de sismos críticos para la zona de lago de la ciudad de México.ABSTRACT A displacement-based approach for seismic design of reinforced concrete bridge columns is proposed, in which the fulfillment of two levels of performance is sought: serviceability and survival. Displacement capacity of rectangular and circular columns is computed through empirical equations derived in terms of column section, amount of longitudinal reinforcement, level of axial load,ratio of confinement and slenderness of the column. First, the required longitudinal reinforcement is defined, in order not to exceed yielding under the service earthquake; then, the amount of confinement needed to not reach the lateral displacement corresponding to collapse is defined. The performance of columns designed with this procedure is compared with the results of step by step analyses forground motions representative of the two levels of design for the zone of soft soil in Mexico City.

INTRODUCCIÓN En muchos casos la falla por sismos de puentes de concreto se ha atribuido a insuficiencia en la capacidad de desplazamientos de sus columnas para absorber las grandes demandas de deformación
Artículo derivado de la tesis ganadora del Quinto Concurso Nacional de Tesis de Doctoradoorganizado por la SMIS. Artículo recibido el 23 de enero de 2008 y aprobado para su publicación el 11 de julio de 2008. Se aceptarán comentarios y/o discusiones hasta cinco meses después de su publicación
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Facultad de Estudios Superiores Acatlán, UNAM, Unidad de Investigación Multidisciplinaria, Av. Alcanfores y San Juan Totoltepec, Santa Cruz Acatlán, Naucalpan, 53150, Estado de México,México. dario.arna@hotmail.com

(2)

Instituto de Ingeniería, UNAM, Coordinación de Estructuras y Materiales. Circuito Escolar, Ciudad Universitaria, Coyoacán, 04510, México D. F. rmep@pumas.iingen.unam.mx

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Darío Rivera Vargas y Roberto Meli Piralla

inelástica inducida por la vibración de la estructura. La limitada capacidad de desplazamiento lateral de las columnas se debióprimordialmente a deficiencias del refuerzo transversal en proporcionar adecuado confinamiento al núcleo del concreto (Razvi y Saatcioglu, 1999). Reglamentos de varios países han ido haciendo más estrictos sus requisitos de refuerzo de confinamiento del refuerzo necesario para las columnas, AASHTO (1995), ATC-32 (1996), Caltrans (1993) y el Eurocódigo (CEC, 1994); sin embargo, estas disposiciones resultanmuy simplistas y en la mayoría de las veces excesivamente conservadoras, al pretender proporcionarles siempre el máximo confinamiento a las columnas, independientemente de factores como el nivel de carga axial actuante y la demanda de desplazamiento exigida por el sismo de diseño. Desde hace varios años se han venido planteando criterios de diseño de puentes basados en desempeño, y en particular...